Analysis of nuclear and cytoskeletal dynamics underlying neuronal migration

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26830012
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 梅嶋 宏樹 京都大学, 物質－細胞統合システム拠点, 研究員 (40525375)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 神経発生 / 細胞移動

Outline of Annual Research Achievements

脊椎動物脳の発生過程では幹細胞から分化した神経細胞が自らの機能部位へと自律的に移動していく。神経細胞の移動においては細胞核を移動方向へと運搬していくことが特に重要であると考えられているが、そのメカニズムはいまだ明らかではない。本研究では神経細胞の核移動を駆動する細胞内メカニズムを明らかにすることを目指し、高速蛍光ライブイメージング手法を用いて細胞核ダイナミクスの詳細な観察を行なった。その結果から、神経細胞の細胞核が特徴的な回転および変形運動を伴って移動することを見出した。これらのダイナミクスは核移動を駆動する力と深く関係すると考えられることから、以後そのダイナミクスの定量的な解析と分子メカニズムの探索を行なった。
回転運動に関しては、核内構造の一種であるヘテロクロマチンを蛍光標識することで回転方向およびその速度を定量解析し、回転運動が核移動と同様の力で駆動されることを示唆する結果を得た。さらに、より生理条件下に近い脳組織培養下においても回転運動が起こることを確認した。また、回転運動に関与する分子メカニズムの探索を行ない、微小管骨格および微小管モータータンパク質が関与することを明らかにした（論文投稿中）。
変形運動に関しては、核の周辺曲率の変化を解析することで移動と相関すると思われる核形態の変化を見出した。さらに、牽引力顕微鏡法を用いて核の変形運動と細胞が足場に及ぼす牽引力を同時に観察する系を確立した。この系を用いて、牽引力の発生がアクチンーミオシン細胞骨格系によるものであること、核の移動・変形と牽引力の発生が部分的に同期すること等を見出した（論文投稿準備中）。
以上の結果は、神経細胞移動における微小管とアクチン細胞骨格系の協調的な作用を示唆しており、今後の神経細胞移動研究のさらなる発展に寄与するものと考えられる。